Zəif qüvvə kainatdakı bütün maddələri idarə edən dörd əsas qüvvədən biridir. Digər üçü isə cazibə, elektromaqnetizm və güclü qüvvədir. Digər qüvvələr hər şeyi bir yerdə saxlasa da, zəif qüvvə onları parçalamaqda böyük rol oynayır.
Zəif qüvvə cazibə qüvvəsindən güclüdür, lakin o, yalnız çox kiçik məsafələrdə təsirli olur. Qüvvət atom altı səviyyədə fəaliyyət göstərir və ulduzları enerji ilə təmin etməkdə və elementləri yaratmaqda mühüm rol oynayır. O, həmçinin kainatdakı təbii radiasiyanın əksəriyyətindən məsuldur.
Fermi nəzəriyyəsi
İtalyan fizik Enriko Fermi 1933-cü ildə beta parçalanmasını, neytronun protona çevrilməsi və elektronun xaric edilməsi prosesini izah etmək üçün bir nəzəriyyə işləyib hazırladı. O, neytronun protona, neytrinoya və elektrona çevrilməsinin əsas prosesi olan tənəzzüldən məsul olan zəif qüvvə adlanan yeni bir güc növünü müəyyən etdi.
Fermi əvvəlcəsıfır məsafə və yapışma olduğunu fərz etdi. Gücün işləməsi üçün iki hissəcik təmasda olmalı idi. O vaxtdan məlum oldu ki, zəif qüvvə əslində protonun diametrinin 0,1%-nə bərabər olan son dərəcə qısa məsafədə özünü göstərən cəlbedici qüvvədir.
Electroweak qüvvəsi
Radioaktiv parçalanmalarda zəif qüvvə elektromaqnit qüvvəsindən təxminən 100.000 dəfə kiçikdir. Bununla belə, indi onun elektromaqnitlə mahiyyətcə bərabər olduğu məlumdur və bu iki zahirən fərqli fenomenin tək bir elektrozəif qüvvənin təzahürləri olduğu düşünülür. Bu, onların 100 GeV-dən yuxarı enerjilərdə birləşmələri ilə təsdiqlənir.
Bəzən deyirlər ki, zəif qarşılıqlı təsir molekulların parçalanmasında özünü göstərir. Lakin molekullararası qüvvələr elektrostatik xarakter daşıyır. Onları van der Waals kəşf edib və onun adını daşıyır.
Standart Model
Fizikada zəif qarşılıqlı əlaqə standart modelin bir hissəsidir - elementar hissəciklər nəzəriyyəsi, zərif tənliklər toplusundan istifadə edərək maddənin əsas strukturunu təsvir edir. Bu modelə görə elementar hissəciklər, yəni daha kiçik hissələrə bölünməyən hissəciklər kainatın tikinti materialıdır.
Bu hissəciklərdən biri kvarkdır. Elm adamları daha az bir şeyin varlığını güman etmirlər, lakin hələ də axtarırlar. Kvarkların 6 növü və ya çeşidi var. Gəlin onları qaydasına salaqkütləvi artım:
- üst;
- aşağı;
- qəribə;
- sehrli;
- sevimli;
- doğru.
Müxtəlif birləşmələrdə çoxlu müxtəlif növ atom altı hissəciklər əmələ gətirirlər. Məsələn, protonlar və neytronlar - atom nüvəsinin böyük hissəcikləri - hər biri üç kvarkdan ibarətdir. Üst iki və aşağı bir proton təşkil edir. Üst bir və iki aşağı bir neytron əmələ gətirir. Kvark növünün dəyişdirilməsi protonu neytrona çevirə və bununla da bir elementi digərinə çevirə bilər.
Elementar hissəciklərin başqa bir növü bozondur. Bu hissəciklər enerji şüalarından ibarət qarşılıqlı təsir daşıyıcılarıdır. Fotonlar bir növ bozondur, qluonlar başqadır. Bu dörd qüvvənin hər biri qarşılıqlı təsir daşıyıcılarının mübadiləsinin nəticəsidir. Güclü qarşılıqlı təsir gluon tərəfindən, elektromaqnit qarşılıqlı təsir isə foton tərəfindən həyata keçirilir. Qraviton nəzəri olaraq cazibə qüvvəsinin daşıyıcısıdır, lakin o, tapılmamışdır.
W- və Z-bozonları
Zəif qarşılıqlı təsir W- və Z-bozonları tərəfindən həyata keçirilir. Bu hissəciklər 1960-cı illərdə Nobel mükafatçıları Steven Weinberg, Sheldon Salam və Abdus Gleshow tərəfindən proqnozlaşdırılıb və 1983-cü ildə Avropa Nüvə Tədqiqatları Təşkilatı CERN-də kəşf edilib.
W-bozonları elektriklə yüklənir və W+ (müsbət yüklü) və W- (mənfi yüklü) simvolları ilə işarələnir.. W-bozon hissəciklərin tərkibini dəyişir. Elektrik yüklü W bozonunu yaymaqla zəif qüvvə kvark növünü dəyişdirərək proton əmələ gətirir.neytrona çevrilir və ya əksinə. Nüvə birləşməsinə səbəb olan və ulduzların yanmasına səbəb olan budur.
Bu reaksiya planetlərin, bitkilərin, insanların və Yerdəki hər şeyin tikinti bloklarına çevrilmək üçün sonda fövqəlnova partlayışları ilə kosmosa atılan daha ağır elementlər yaradır.
Neytral cərəyan
Z-bozon neytraldır və zəif neytral cərəyan keçirir. Onun hissəciklərlə qarşılıqlı təsirini aşkar etmək çətindir. 1960-cı illərdə W- və Z-bozonları üçün eksperimental axtarışlar elm adamlarını elektromaqnit və zəif qüvvələri vahid bir "elektrik dalğası"nda birləşdirən bir nəzəriyyəyə gətirib çıxardı. Bununla belə, nəzəriyyə daşıyıcı hissəciklərin çəkisiz olmasını tələb edirdi və alimlər bilirdilər ki, nəzəri olaraq W bozonunun qısa məsafəsini izah etmək üçün ağır olması lazımdır. Nəzəriyyəçilər W kütləsini Hiqqs bozonunun mövcudluğunu təmin edən Higgs mexanizmi adlı görünməz mexanizmlə əlaqələndirirlər.
2012-ci ildə CERN bildirdi ki, dünyanın ən böyük sürətləndiricisi olan Böyük Adron Kollayderindən istifadə edən elm adamları "Hiqqs bozonuna uyğun gələn" yeni hissəcik müşahidə ediblər.
Beta Decay
Zəif qarşılıqlı təsir β-parçalanmada - protonun neytrona çevrildiyi prosesdə və əksinə özünü göstərir. Bu, çoxlu neytron və ya protona malik nüvədə onlardan biri digərinə çevrildikdə baş verir.
Beta çürüməsi iki yoldan birində baş verə bilər:
- Mənfi-beta tənəzzülündə, bəzən belə yazılırβ− -parçalanma, neytron protona, antineytrinoya və elektrona bölünür.
- Zəif qarşılıqlı təsir, protonun neytron, neytrino və pozitrona parçalanması zamanı bəzən β+ kimi yazılan atom nüvələrinin parçalanmasında özünü göstərir.
Neytronlarından biri mənfi beta parçalanması nəticəsində kortəbii olaraq protona çevrildikdə və ya protonlarından biri β+ vasitəsilə kortəbii olaraq neytrona çevrildikdə elementlərdən biri digərinə çevrilə bilər.-çürümə.
İkiqat beta parçalanması nüvədəki 2 proton eyni vaxtda 2 neytrona və ya əksinə çevrildikdə baş verir, nəticədə 2 elektron-antineutrinos və 2 beta hissəcik emissiyası baş verir. Hipotetik neytrinosuz ikiqat beta parçalanması zamanı neytrinolar istehsal olunmur.
Elektron çəkmə
Proton elektron tutma və ya K-tutma adlı proses vasitəsilə neytrona çevrilə bilər. Nüvədə neytronların sayına nisbətən çox sayda proton olduqda, elektron, bir qayda olaraq, daxili elektron qabığından nüvəyə düşmüş kimi görünür. Orbitalın elektronu ana nüvə tərəfindən tutulur, onun məhsulları qız nüvəsi və neytrinodur. Nəticədə yaranan qız nüvəsinin atom nömrəsi 1 azalır, lakin proton və neytronların ümumi sayı eyni qalır.
Füzyon reaksiyası
Zəif qüvvə nüvə sintezində, günəşi və sintez (hidrogen) bombalarını gücləndirən reaksiyada iştirak edir.
Hidrogen birləşməsində ilk addım ikinin toqquşmasıdırelektromaqnit qarşılıqlı təsirinə görə qarşılaşdıqları qarşılıqlı itələməni aradan qaldırmaq üçün kifayət qədər gücə malik protonlar.
Hər iki hissəcik bir-birinə yaxın yerləşdirilərsə, güclü qarşılıqlı təsir onları bağlaya bilər. Bu, sabit formadan (4He) fərqli olaraq iki protonlu nüvəyə malik heliumun qeyri-sabit formasını (2He) yaradır., iki neytron və iki proton var.
Növbəti addım zəif qarşılıqlı əlaqədir. Protonların çox olması səbəbindən onlardan biri beta parçalanmasına məruz qalır. Bundan sonra digər reaksiyalar, o cümlədən ara əmələ gəlmə və birləşmə 3O, nəticədə sabit 4He əmələ gətirir.
